JPH08199991A - 大断面トンネルの施工方法およびヒンジ構造セグメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大断面で任意の断面形状のトンネルの構築を
可能とする。 【構成】 複数の小断面シールドトンネル１ａを近接し
て施工し、隣接する小断面シールドトンネル１ａ間を連
結する。小断面シールドトンネル１ａによって囲まれた
内部を掘削して大断面のトンネルを構築する。隣接する
小断面シールドトンネル１ａどうしの連結位置にあるセ
グメントとして、平板状部分と、円弧状部分とをヒンジ
１３で連結したヒンジ構造セグメント１２を用いる。小
断面シールドトンネル１ａの施工時には、このヒンジ構
造セグメント１２を閉じた状態で、ヒンジ１３が開かな
いように固定して用いる。小断面シールドトンネル１ａ
どうしを連結する際には、ヒンジ１３の固定を解除し、
円弧状部分をヒンジ１３を中心として、セグメントリン
グを構成している上下の平板状セグメント１１とほぼ同
一平面上にくるように開き、その突き合わせ端部を溶接
または機械接合により接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、小断面シールドトン
ネルを複数近接して施工し、各小断面シールドトンネル
間を連結して一体化し、その内側を掘削することにより
大断面のトンネルを構築する大断面トンネルの施工方法
およびその施工方法に用いるためのヒンジ構造セグメン
トに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】大断面のトンネルの施工方法として、シ
ールド工法が広く用いられており、大型のシールド機を
用いたシールド工法、多円形シールド工法、矩形断面の
掘削を行う四角形シールド工法等、大断面の掘削あるい
は任意の断面形状の掘削を可能とする種々のシールド工
法が開発されている（例えば、特開平２−３５１９０号
公報、特公平３−７８９１７号公報等参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、さらに
大きな断面のトンネルを効率良く、経済的に構築しよう
とする場合、シールド機の大型化にも限度がある。

【０００４】そのため、例えば図５に示すように、小断
面シールドトンネル１ａを近接させて多数施工し、各小
断面シールドトンネル１ａ間を連結した後、連結した内
側を掘削することで、大断面トンネル１Ａを施工するこ
とが検討されている。なお、図中、符号３は後掘削部分
を示している。また、シールド機２のカッター部分は種
々の形式、構造のものが利用可能であり、図示を省略し
ている。

【０００５】しかし、小断面シールドトンネル１ａを複
数連結して行う大断面トンネル１Ａの施工実績は皆無で
あり、特に近接させて施工した小断面シールドトンネル
１ａどうしをどのように連結するか等、施工の実現のた
めには解決しなければならない課題が残っている。

【０００６】例えば、従来一般的なセグメント（鋼製セ
グメント、コンクリートセグメント、鋼コンクリート合
成セグメント等）を用いた場合、隣接する小断面シール
ドトンネルどうしを連結しようとすると、各小断面シー
ルドトンネルの接合部において、セグメントを一部切断
するか、一部撤去する必要があり、不経済である他、施
工の安全性の面でも問題が生ずる。

【０００７】本願発明は、このような並列する小断面シ
ールドトンネルどうしの連結方法およびセグメントの構
造を工夫することで、大断面で任意の断面形状を有する
トンネルを構築を可能とすることを目的としたものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１に係る大
断面トンネルの施工方法は、シールド機を用いて複数の
小断面シールドトンネルを近接して施工し、隣接する小
断面シールドトンネル間を連結し、連結されたこれらの
小断面シールドトンネルによって囲まれた内部を掘削す
ることで、大断面のトンネルを構築するものである。

【０００９】また、本発明では、隣接する小断面シール
ドトンネルどうしの連結位置にあるセグメントとして、
セグメントのトンネル周方向中間位置に、トンネル軸方
向に延びる回転軸を有するヒンジを設け、セグメントの
一部をこのヒンジを中心としてセグメントリング外側に
開閉可能としたヒンジ構造セグメント（請求項５に対
応）を用いる。すなわち、小断面のシールド機により敷
設されるセグメントのうち、連結位置のセグメントにヒ
ンジ構造を導入し、ヒンジを中心として可動としたもの
である。

【００１０】このヒンジ構造セグメントは、全体として
各小断面シールドトンネルのセグメントリングの一部を
構成するセグメントであり、小断面シールドトンネルの
施工時は、このヒンジを閉じた状態として、シールドト
ンネルの１セグメントとして使用する。

【００１１】なお、ヒンジの位置は、１箇所と限らず、
施工条件等に応じて自由に設定することができる。

【００１２】小断面シールドトンネルの施工後、隣接す
る小断面シールドトンネルどうしの連結に際しては、ヒ
ンジ構造セグメントのトンネル周方向の継手の一方を外
し、ヒンジを中心としてセグメントリング外側に開き、
突き合わせ端部を現場で接合する。これにより、既設セ
グメントを破損することなく、大断面トンネルの覆工部
分を施工することができる。

【００１３】なお、このヒンジ構造セグメントを用いた
施工において、隣接する小断面シールドトンネルどうし
の連結に際、不要となるセグメントがある場合には、一
部のセグメントを撤去する場合もあり、本願請求項２は
その場合を規定したものである。

【００１４】本願の請求項３は、各小断面シールドトン
ネルの断面が矩形である場合を規定したものであり、矩
形断面の場合、大断面トンネル覆工部材としての小断面
シールドトンネルの連結体の厚さを均一にできるという
利点があるが、矩形に限らず、円形、楕円形、その他、
シールドトンネルの断面形状（シールド機の形状）に応
じて、それに適した任意の形状が考えられる。

【００１５】本願の請求項４は、小断面シールドトンネ
ルどうしを連結した後、小断面シールドトンネル内にコ
ンクリートを打設することを規定したもので、大断面ト
ンネル覆工部材として非常に高い強度の覆工が形成され
る。コンクリートの打設に際しては、必要に応じ、各小
断面シールドトンネル内に鉄筋や鉄骨を配置する。

【００１６】

【実施例】図４は、大断面トンネル１Ａの覆工部分を複
数の小断面シールドトンネル１ａで構成する場合の配置
例を示したもので、この例では１４台のシールド機で矩
形断面の１４個の小断面シールドトンネル１ａを施工
し、これらを連結して一体化することで長方形断面の覆
工（通常、この小断面シールドトンネル１ａによる覆工
内部には鉄筋を配筋する等してコンクリートを打設す
る）を構築し、その後、内部を掘削することで、大断面
トンネル１Ａが形成される。

【００１７】図４中、Ａで示される部分が小断面シール
ドトンネル１ａどうしの連結位置であり、この部分にお
いて後述するヒンジ構造セグメント１２を使用し、連結
作業が行われる。

【００１８】図１は、本願発明の一実施例を示したもの
で、小断面シールドトンネル１ａの断面形状が長方形の
場合である。

【００１９】図中、黒丸で示した部分がヒンジ１３、白
丸で示した部分が現場における溶接または機械接合等に
よる接合部１５である。

【００２０】本実施例においては、図中、右側の小断面
シールドトンネル１ａを構成する上下角部のセグメント
として、ヒンジ１３部分で直角に折り曲げたヒンジ構造
セグメント１２を用いている。

【００２１】シールド機による小断面シールドトンネル
１ａの施工時には、このヒンジ構造セグメント１２を閉
じた状態（直角に折り曲げた状態）で、ヒンジ１３が開
かないように仮設ボルト等により固定して用いる。

【００２２】隣接する小断面シールドトンネル１ａと連
結する際には、ヒンジ１３を固定していた仮設ボルト等
を取り外し、ヒンジ１３を中心として、セグメントリン
グを構成している上下の平板状セグメント１１とほぼ同
一平面上にくるように、片側（外向き）に開く。このと
き、ヒンジ１３部分等からの漏水が考えられる場合に
は、ヒンジ１３部分に止水ゴム、遮水シート等を付設し
ておく。

【００２３】ヒンジ構造セグメント１２の移動した端部
は、他方の小断面シールドトンネル１ａと突き合わせ、
突き合わせ部分を溶接、あるいは機械接合等で連結す
る。

【００２４】なお、各小断面シールドトンネル１ａに
は、通常、鉄筋等を配筋してコンクリートを充填する。

【００２５】図２は、本願発明の他の実施例を示したも
ので、ヒンジ構造セグメント１２の基本的な構造、機能
は、図１の実施例のものと同様であるが、本実施例にお
ける小断面シールドトンネル１ａは長方形の角部を面取
りした断面形状になっており、面取り開始位置にヒンジ
１３を有するヒンジ構造セグメント１２を用いる。

【００２６】本実施例では、小断面シールドトンネル１
ａの施工後、連結位置で向かい合うヒンジ構造セグメン
ト１２どうしを、上下の平板状のセグメント１１とほぼ
同一平面上になるようにヒンジ１３位置で開き、突き合
わせ端部どうしを溶接または機械接合により連結する。

【００２７】図３は、本願発明のさらに他の実施例を示
したもので、小断面シールドトンネル１ａどうしの連結
位置において、トンネル断面が円弧状の場合である。本
実施例におけるヒンジ構造セグメント１２は、平板状部
分と、円弧状部分とをヒンジ１３で連結した構造となっ
ており、小断面シールドトンネル１ａどうしの連結にお
いて、撤去が必要な無駄となるセグメント量が少ない反
面、連結施工時における連結位置での掘削量が多くな
る。

【００２８】

【発明の効果】 小断面シールドトンネルどうしを連結する際に、連
結位置のセグメントとしてヒンジ構造セグメントを用い
ることで、セグメントの切断あるいは解体等が不要とな
り、またヒンジを中心としてヒンジ構造セグメントの一
部を外側に押し広げ、そのまま溶接あるいは機械接合等
で小断面シールドトンネルどうしを一体化し、安全かつ
効率良く施工を行うことができる。

【００２９】 小断面シールドトンネルどうしを連結
する際のセグメント撤去量が少なくなり、経済的であ
る。

【００３０】 以上により、小断面シールドトンネル
を利用した大断面トンネルの安全、かつ経済的な施工が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願発明の一実施例における小断面シールド
トンネルどうしの連結部を示すトンネル直角方向の断面
図である。

【図２】 本願発明の他の実施例における小断面シール
ドトンネルどうしの連結部を示すトンネル直角方向の断
面図である。

【図３】 本願発明のさらに他の実施例における小断面
シールドトンネルどうしの連結部を示すトンネル直角方
向の断面図である。

【図４】 大断面トンネルの覆工部分を構成する小断面
シールドトンネルの配置例を示すトンネル直角方向の断
面図である。

【図５】 小断面シールド工法を利用した大断面トンネ
ルの構築方法の概要を示す斜視図である。

【符号の説明】

１Ａ…大断面トンネル、１ａ…小断面シールドトンネ
ル、２…シールド機、３…後掘削部分、１１…セグメン
ト、１１ａ…撤去されるセグメント、１２…ヒンジ構造
セグメント、１３…ヒンジ、１４…継手、１５…接合部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の小断面シールドトンネルを近接し
   て施工し、隣接する小断面シールドトンネル間を連結
   し、前記小断面シールドトンネルによって囲まれた内部
   を掘削して大断面のトンネルを構築する大断面トンネル
   の施工方法であって、隣接する小断面シールドトンネル
   どうしの連結位置にあるセグメントとして、前記小断面
   シールドトンネルのセグメントリングの一部を構成する
   セグメントであって、セグメントのトンネル周方向中間
   位置に、トンネル軸方向に延びる回転軸を有するヒンジ
   を設け、前記セグメントの一部を前記ヒンジを中心とし
   てセグメントリング外側に開閉可能としたヒンジ構造セ
   グメントを用い、前記隣接する小断面シールドトンネル
   どうしの連結に際し、小断面シールドトンネル間の掘削
   に伴い、前記ヒンジ構造セグメントのトンネル周方向の
   継手の一方を外し、継手を外した側を前記ヒンジを中心
   としてセグメントリング外側に開き、隣接する小断面シ
   ールドトンネルの連結位置のセグメントと突き合わせ
   て、突き合わせ位置を現場接合することで、前記複数の
   小断面シールドトンネルどうしを一体化することを特徴
   とする大断面トンネルの施工方法。
2. 【請求項２】 隣接する小断面シールドトンネルどうし
   の連結に際し、連結位置の一部のセグメントを撤去する
   請求項１記載の大断面トンネルの施工方法。
3. 【請求項３】 各小断面シールドトンネルの断面が矩形
   である請求項１または２記載の大断面トンネルの施工方
   法。
4. 【請求項４】 小断面シールドトンネルどうしを連結し
   た後、小断面シールドトンネル内にコンクリートを打設
   する請求項１、２または３記載の大断面トンネルの施工
   方法。
5. 【請求項５】 シールドトンネルのセグメントリングの
   一部を構成するセグメントであって、セグメントのトン
   ネル周方向中間位置に、トンネル軸方向に延びる回転軸
   を有するヒンジを設け、前記セグメントの一部を前記ヒ
   ンジを中心としてセグメントリング外側に開閉可能とし
   たことを特徴とするヒンジ構造セグメント。